DE2529311C2

DE2529311C2 - Hydraulische Steuerventileinrichtung

Info

Publication number: DE2529311C2
Application number: DE2529311A
Authority: DE
Inventors: Raud A. Brookfield Wis. Wilke
Original assignee: KOEHRING Co MILWAUKEE WIS US; Koehring Co Milwaukee Wis
Current assignee: Husco International Inc
Priority date: 1974-08-26
Filing date: 1975-07-01
Publication date: 1985-01-10
Also published as: DE2529311A1; US3910311A; JPS5125835A; AU8167175A; FR2283371B1; CA1007955A; FR2283371A1; GB1467603A

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerventileinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einer aus der US-PS 35 32 119 bekannten Steuerventileinrichtung dieser Art wird jeder Kolben unmittelbar durch den im Druckeinlaß herrschenden Druck entgegengesetzt zur Kraft der Feder und einem Druck beaufschlagt, der in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbenschiebers im Verbraucheranschluß herrscht. Der letztgenannte Druck gelangt über die eine öffnung zur Kammer und durch erste Öffnungen im Kolben ins Innere der Kammer. Zweite öffnungen im Kolben bilden zusammen mit der anderen als Ringkammer ausgebildeten Öffnung zur Kammer eine Blende, deren Größe in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem im Einlaß unmittelbar herrschenden Druck und dem im Verbraucheranschluß herrschenden Druck sowie der Kraft der Feder verstellt wird, so daß sich in Str^mungsrichtung vom Druckeinlaß zum Verbraucher eine von der Verstellung des Kolbenschiebers abhängige Druckdifferenz einstellt, die bei Druckschwankungen im Druckeinlaß konstant gehalten wird. Nur jeweils die in Strömungsrichtung zur^ Verbraucher liegende Druckausgleichseinrichtung arbeitet. Die in Strömungsrichtung vom Verbraucher zum Rücklaufanschluß liegende Druckausgleichseinrichtung bzw. ihre Blende wird vom Druckmittel über einen separaten Kanal umgangen. Bei dieser Steuerventileinrichtung ist es nachteilig, daß bei auf den Verbraucher einwirkenden, äußeren Kräften dieser eine langsamere oder schnellere Bewegung auszuführen vermag, als es an sich der Stellung des Kolbenschiebers entspricht

Aus der US-PS 31 36 328 ist eine hydraulische Steuerventileinrichtung einer anderen Art bekannt, bei der im Kolbenschieber ein federbelasteter Hohlkolben verschiebbar ist, der bei einer Verstellung des Kolbenschiebers aus der Neutralstellung in eine Richtung dem einen Verbraucheranschluß eine gleichbleibende Druckmittelmenge zumißt, unabhängig davon, wie weit der Kolbenschieber aus der Neutralstellung verstellt wurde. Überschüssiges Druckmittel aus dem Druckeinlaß läßt der Hohlkolben über eine Blende in den Rücklaufanschluß ab. Der Hohlkolben arbeitet nur bei einer Druckmittelströmung in einer Richtung und nach Art eines Druckminderventils.

Weiterhin ist aus der US-PS 28 88 943 eine hydraulische Steuerventileinrichtung einer anderen Art bekannt, bei der im Kolbenschieber ein Regelkolben gegen Federkraft verstellbar isi, der von einem aus dem Druckeinlaß abgeleiteten Druck entgegen der Kraft der Feder und dem Verbraucherdruck verstellt wird und jeweils diejenige Druckmittelmenge über eine Blende in den Rücklaufanschluß abläßt, die notwendig ist, um für den Verbraucher nur die der Stellung des Kolbenschiebers entsprechende Druckmittelmenge bereitzustellen. Der Regelkolben beeinflußt nur jeweils die Strömung in Richtung zum Verbraucher. Die Rücklaufströmung wird dem Rücklaufa-ischluß ohne Einflußnahme des Regelkolbens zugeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuerventileinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der weder plötzliche Druckänderungen im Druckeinlaß noch plötzliche Druckänderungen im Abströmweg vom Verbraucher zu ungewollten Bewegungen des Verbrauchers führen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dieser Ausbildung wirkt die eine Druckausgleichseinrichtung in Strömungsrichtung zum Verbraucher, während gleichzeitig die andere Druckausgleichseinrichtung in Strömungsrichtung vom Verbraucher zum Rücklauf wirksam ist. Über die Blenden wird jeweils in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbenschiebers eine bestimmte Druckdifferenz in der Strömung zum Verbraucher und auch in der Strömung vom Verbraucher zum Rücklauf aufrechterhalten, unabhän-

gig davon, ob im Bereich des Druckeinlasses plötzliche Druckänderungen auftreten, ober ob durch äußere Kräfte am Verbraucher plötzliche Druckänderungen im Rückströmweg auftreten. Die Folge ist, daß sich der Verbraucher auch unter diesen nicht vorhersehbaren Umständen mit der Geschwindigkeit bewegt die der gewählten Stellung des Kolbenschieber^ außerhalb der Neutralstellung entspricht. Diese Funktion ist besonders vorteilhaft wenn die Steuerventileinrichtung in einer Steuerventilbatterie angeordnet ist die aus einer gemeinsamen Druckquelle versorgt wird. Druckändemngen an der Druckeinlaßseite, die aus einer gleichzeitigen Betätigung einer oder mehrerer Steuerventileinrichtungen der Batterie resultieren, beeinflussen die durch die Stellung des Kolbenschiebers in jeder Steuerventileinrichtung gewählte Bewegungsgeschwindigkeit des zugeordneten Verbrauchers genausowenig, wie außen auf den Verbrauchern einwirkende Kräfte.

Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine hydraulische Steuerventileinrichtung, in der Neutralstellung,

F i g. 2 eine F i g. 1 entsprechende Ansicht in einer ersten Steuerstellung.

Fig.3 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht in einer zweiten Steuerstellung.

Eine Steuerventileinrichtung 10 dient zum Steuern der Arbeitsgeschwindigkeit und -richtung eines umsteuerbaren hydraulischen Antriebs, z. B. eines doppeltwirkenden Hubzylinders 12. In einem Gehäuse 14 ist eine Gehäusebohrung 16 für einen verschieblich. geführten Kolbenschieber 18 vorgesehen. Die Steuerventileinrichtung 10 kann allein verwendet oder in einer Batterie oder einem Block mit anderen zusammengefaßt werden, wobei die Batterie bzw. der Block dann zweckmäßigerweise aus einer gemeinsamen Druckquelle versorgt wird.

Der Kolbenschieber 18 steuert in Steuerstellungen (Fig. 2 und 3) von einer Pumpe 22 einem Druckeinlaß 20 zugeführtes Druckmittel entweder zu einem Verbraucheranschluß 26 oder 27, die mit Leitungsanschlüssen 24 bzw. 25 verbunden sind. Beispielsweise sind der Leitungsanschluß 2<* mit der Hubseite und der Leitungsanschluß 25 mit der Senkseite des Zylinders 12 verbunden.

Axial neben den Verbraucheranschlüssen 26 und 27 münden in die Gehausebohrung 16 Rücklaufanschlüsse 28 und 29.

In der Gehäusebohrunp 16 liegen beiderseits des Druckeinlasses 20 Wandungsteile 32,34 am Umfang des Kolbenschiebers 18 an und dichten in der Neutralstellung (Fig. 1) den Druckeinlaß 20 gegenüber den Verbraucheranschlüssen 26 bzw. 27 ab. Wandungsteile 36 und 38 dichten den Verbraucheranschluß 26 gegen den Rücklaufanschluß 28 bzw. den Verbraucheranschluß 27 gegen den Rücklaufanschluß 29 ab.

Der Kolbenschieber 18 ist im wesentlichen rohrförmig ausgebildet, Von seinen beiden Enden aus erstrek- bo ken sich Blindbohrungen bis zu einer Mittelwand 44. die zwei Kammern 40, 42 bilden, die außen durch Stopfen 46 verschlossen sind. In den Kammern ist ein Druckausgleichs-Kolben 48 bzw. 50 angeordnet.

Die Kammer 40 hat einen inneren, engeren Teil 52 und einen äußeren, erweiterten Teil 54. Der im Teil 52 geführte Kolben 48 hat einen inneren und einen äußeren Kopf 56 bzw. 58. einen Verbindungsschafi 60, der mit dem Teil 52 eine Ringkammer 62 bildet Der Kopf 58 enthält eir.e Bohrung 64 für ein Ende einer Feder 65, deren anderes Ende sich am Stopfen 46 abstützen.

Vom Teil 52 führen mehrere radiale Öffnungen 68 zur Außenseite des Kolbenschiebers 18, die in F i g. 1 vom Wandungsteil 32 verschlossen sind. Sich vom Teil 52 zur Außenseite des Kolbenschiebers 18 erstreckende radiale Öffnungen 70 sind gemäß F i g. 1 vom Wandungsteil 36 und innen durch die Mantelfläche des Kolbenkopfes 58 geschlossen. Die Öffnungen 68, 70 bilden mit den Köpfen 58,56 zwei Blenden, die bei einer Bewegung des Kolbens 48 wechselseitig vergrößert bzw. verkleinert werden.

Der Teil 54 bildet eine Kammer 71. die über einen schrägen Kanal 74 mit einer Vertiefung 72 in der Außenseite des Kolbenschiebers 18 verbunden ist. In F i g. 1 ist die Vertiefung 72 durch den Wandungsteil 36 verschlossen.

Der Kolbenkopf 56 hat einen axialen Durchlaß 76,der die Kammer 62 mit dem Kammer, A zwischen dem Kopf 56 und der Mittelwand 44 verbindet

Die Druckausgleichseinrichtung 50 im rechten Teil des Kolbenschiebers 18 ist spiegelverkehrt, aber baugleich ausgebildet. Radiale Öffnungen 78 und 80 bilden mit den Kolbenköpfen 56, 58 wiederum zwei Blenden. Eine Vertiefung 82 zum Kanal 74 wird in F i g. 1 vom Wandungsteil 38 verschlossen.

In der Neutralstellung gemäß Fig. 1 strömt kein Druckmittel von der Pumpe 22 zum Zylinder 12. Das von der Pumpe 22 geförderte Druckmittel kann entweder zu einem Vorratsbehälter 86 zurückgeleitet oder einer anderen Steuerventileinrichtung der Batterie zugeführt werden. Dies erfolgt über ein Entlastungsventil 120.

In der in Fig. 2 gezeigten Stellung des Kolbenschiebers 18 strömt Druckmittel aus dem Druckeinlaß 20 und die axial gegenüber dem Wandungsteil 32 verschobenen öffnungen 68 in die Ringkammer 62. Der in der Ringkammer 62 herrschende und über den Durchlaß 76 der Stirnfläche des Kolbenkopfes 56 zugeführte Druck verschiebt den Kolben entgegen der Belastung der Feder 66 nach links, bis der Kolbenkopf 58 die Öffnungen 70 mehr oder weniger freigibt, so daß Druckmifte! aus der Ringkammer 62 zum Verbraucheranschluß 26 strömt, und von dort zur Hubseite des Zylinders 12 gelangt, so daß dieser ausgefahren wird.

Der im Verbraucheranschluß 26 herrschende Druck wird über die inzwischen freiliegende Vertiefung 72 und den Kanal 74 in die Kammer 71 übertragen und wirkt mit der Feder 66 dem Druck am Kolbenkopf 56 entgegen, so daß sich die Größe der Blende 56, 58 verändert. Die Feder 66 hat eine vorbestimmte Kraft, beispielsweise entsprechend einem Druck von 3,5 at. Dadurch wird der Kolben 48 in eine Stellung bewegt, daß der Druck in der Ringkammer 6i um ca. 3.5 at höher ist nls der im Verbraucheranschluß 26. Der Kolben 48 wird in Abhängigkeit vom zwischen seinen Köpfen 56, 58 vorhandenen Druckunterschied selbsttätig so eingestellt, daß eine gleichbleibende Druckdifferenz über die Blende 70, 58 aufrechterhalten wird, die der gewählten Stellung des Kolbenschiebers 18 entspricht. Daraus resultiert eine bestimmte Arbeitsgeschwindigkeit des Zylinders 12.

Das an der Absenkseite des Zylinders 12 vorhandene Druckmittel wird d-'.bei ausgetrieben. Die Rückströmung des Druckmittels über den Anschluß 25 wird durch den in der Kammer 42 angeordneten Kolben 50 gesteuert. Der am Anschluß 25 herrschende Druck wirkt im Verbraucheranschluß 27 und gelangt über die

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gegenüber dem Wandungsteil 34 nach rechts verschobene Blende 78,56 in die Ringkammer 62. Der RücklaufanschluQ 29 ist über die Vertiefung 82 und den Kanal 74 mit dem erweiterten Teil 54 verbunden, so daß an der äußeren Seite des Kolbenkopfes 58 der im Vorratsbchalter 86 herrschende Druck ansieht, so daß der Kolben 50 gegen die Feder 66 nach rechts verschoben wird und die Blende 80,58 öffnet.

Die beiden Kolben 48 und 50 stellen sich jeweils so ein, daß die ihre gegenüberliegenden Köpfe beaufschlagenden Kräfte ausgeglichen werden. Dann entspricht die jeweilige Druckdifferenz über die Blenden 70, 58 bzw. 80,58 der durch die Stellung des Kolbenschiebers 18 bestimmten Arbeitsgeschwindigkeit des Zylinders 12. Ein ggf. im Druckeinlaß 20 auftretender plötzlicher Druckanstieg bleibt ohne Auswirkung auf die Druckmittelzufuhr zum Verbraucheranschluß 26 oder 27. Herrscht beispielsweise am Verbraucheranschluß 26 ein Druck von ca. 70 at, dann herrscht dieser Druck auch in der Kammer 71, der zusammen mit der einem Druck von ca. 3.5 at entsprechenden Feder 66 in der Ringkammer 62 einen Druck von ca. 733 at ausgleicht. Steigt der Druck im Druckeinlaß 20, etwa durch Betätigung anderer Ventileinrichtungen der Batterie nennenswert an, beispielsweise um 10,20 oder mehr Prozent, so wird der Kolben 48 nach links verschoben, um die Blende 68, 56 zu verkleinern und die Druckdifferenz zwischen den Kammern 62 und 71 und damit zwischen der Ringkammer 62 und dem Verbraucheranschluß 26 zu erhalten.

In der in F i g. 3 gezeigten Stellung des Kolbenschiebers 18 (Absenksiellung) strömt Druckmittel vom Druckeinlaß 20 über den Kolben 50 zur Absenkseite des Zylinders 12. Gleichzeitig strömt das an der Hubseite des Zylinders 12 vorhandene Druckmittel über den Kolben 48 zum Rücklaufanschluß 28. j5

Beim Absenken wirkt am Hubzylinder 12 die zr senkende Last und der Druckanschluß 25. Ist die ab«,
kende Last übermäßig schwer, steigt der Druck am Anschluß 24 und in der Ringkammer 62 beim Kolben 48. Der erhöhte Druck überwindet den die äußere Seite des Kolbenkopfs 58 beaufschlagenden Druck des Vorratsbehälters und die Feder 66. Der Druck in der Ringkammer 62 ergibt sich nicht allein aus dem cem Zylinder 12 über den Anschluß 25 zugeführten Druck zum Absenken, sondern auch zusätzlich aus der auf den Zylinder 12 einwirkenden Last Aufgrund dieses dann erhöhten Drucks wird der Kolben 48 nach links verschoben, um die Blende 68, 56 zu verkleinern und den Druck in der Ringkammer 62 zu verringern, bis die vorbestimmte Druckdifferenz an beiden Seiten des Kolbens 48 wieder hergestellt ist. Es bleibt die durch die Stellung des KoI-benschiebcrs 18 eingestellte Druckdifferenz zwischen dem Verbraucheranschluß 24 und dem Rücklaufanschluß 28 über die Blende 70,58 erhalten.

Gemäß Fig. 1 weist das Entlastungsventil 120 einen in einer Bohrung 122 geführten Kolben 121 auf. Die Bohrung 122 mündet in den Dnickeinlaß 20. Der Kolben 121 hat eine Blindbohrung für eine Feder 126, die sich am Boden der Bohrung 122 abstützt Der Hub des Kolbens 121 in der Bohrung 122 wird durch einen Zapfen 128 an der Wand des Druckeinlasses 20 begrenzt

Die Bohrung 122 ist von einer Ringkammer 130 umgeben, welche nut dem Druckeinlaß der nächsten Ventileinrichtung oder mit dem Rücklauf verbunden ist Weiter einwärts besitzt die Bohrung 122 eine weitere Ringkammer 132, die in alien Stellungen des Kolbens 121 in Verbindung mit einem Radialdurchlaß 134 des Kolbens 121 steht In der Neutralstellung herrscht in der Ringkammer 132 der Druck im Vorratsbehälter 86. Rei einer Verschiebung des Kolbenschiebers 18 aus der Neutralstellung ist der Druck in der Kammer 132 der Druck in der Kammer 132 proportional dem an den Anschlüssen 24, 2*5 herrschenden Druck. Der Kolben 121 wird an beiden Seiten von den Drücken im Druckeinlaß 20 und in der Ringkammer 132 beaufschlagt und dadurch in eine bestimmte Stellung gebracht. Befindet sich der Kolbenschieber 18 in der Neutralstellung, dann herrscht an der Rückseite der Kolben 121 ein niedriger Druck, so daß der Kolben 121 durch den im Druckeinlaö 20 vorhandenen Druck zurückgeschoben wird und der Druckeinlaß 20 über die Ringkammer mit dem Druckeinlaß der nächsten Vcntileinrichtung oder dem Rücklauf strömungsverbunden ist.

Bei einer Unterbrechung der Druckmittelzufuhr zum Druckeinlaß 20 etwa im Falle einer Störung an der Pumpe 2Z wirken die Druckausgleichseinrichtungen mit den Kolben 48 und 50 als Rückschlagventile zum Halten des Drucks. In der Stellung gemäß F i g. 2 herrscht dann in der Ringkammer 62 des Kolbens 48 ein Minimaldruck. Die äußere Seite des Kolbenkopfs 58 ist vom Arbeitsdruck des Zylinders 12 beaufschlagt. Dieser in der Kammer 71 herrschende Druck schickt den Kolben 48 in die in F i g. 1 dargestellte Endstellung, in der die Blende 70, 58 verschlossen ist und das Druckmittel nicht zum Drucke-'nlaß 20 und zur Pumpe 22 zurückfließen kann. Entsprechend wird der Kolben 50 in seine linke Endstellung verschoben, da kein Druckmittel vom Zylinder 12 mehr zurückfließt Die Druckdifferenz zwischen den Kammern 62 und 71 ist so gering, daß die Feder 66 den Kolben 50 in seine iinke EndstelUmg schieben kann, in welcher die Blende 80,58 zu ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Hydraulische Steuerventileinrichtung für einen doppelseitig beaufschlagbaren Verbraucher, mit einem in einer Gehäusebohrung aus einer Neutralstellung nach beiden Seiten verstellbaren Kolbenschieber, mit einem Druckeinlaß, mit zwei Verbraucheranschlüssen und mit diesen zugeordneten Rücklaufanschlüssen zur Gehäusebohrung, und mit je einer einem Verbraucheranschluß zugeordneten Druckausgleichseinrichtung, die einen in einer in Strömungsrichtung zu bzw. von einer Verbraucherseite zwischen zwei getrennten öffnungen liegenden Kammer verschiebbaren Kolben aufweist, der doppelseitig beaufschlagbar und einseitig durch eine Feder belastet ist und mit wenigstens einer der beiden öffnungen eine in der Größe verstellbare Blende bildet, um zwischen dem Druckeinlaß und der jeweils beaufschlagten Verbraucherseite eine von der jeweiligen Kolbenschieberstellung abhängige Druckdifferenz einzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (48, 50) mit beiden öffnungen (68, 70; 78,80) zur Kammer (40,42) zwei wechselseitig vergrößer- bzw. verkleinerbare Blenden (68, 56; 70, 58; 78, 56; 80, 58) bildet, und daß jeder Kolben (48,50) in Verse:iieberichtung zu einer Verkleinerung der in der jeweiligen Strömungsrichtung hinteren Blende von der Feder (66) und vom in Ströinungsrichtung hinter der hinteren Blende (58, 70; 58,80) vorliegenden Druck und in der entgegengesetzten Richtung vom zwischen den Blenden vorliegenden Druck beaufschlag; -n.
2. Hydraulische Steuerventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammern (40,42) und die Öffnungen (68, 70; 78,80) im Kolbenschieber (18) angebracht und derart angeordnet sind, daß — bei aus der Neutralstellung verstellten Kolbenschieber — eine der beiden Öffnungen (68, 70; 78, 80) zu jeder Kammer (40, 42) mit einem Verbraucheranschluß (26, 27) und die jeweils andere Öffnung zu derselben Kammer mit dem Druckeinlaß (20) bzw. mit dem Rucklaufanschluß (28, 29) in Verbindung steht, und daß im Kolbenschieber (18) jeweils ein zu einer Kammer (40, 42) führender Kanal (74) vorgesehen ist, der eine Verbindung von der durch die Feder (66) beaufschlagten Seite des Kolbens (48,50) zum in Strömungsrichtung hinter der hinteren Blende (58, 70; 58,80) liegenden Teil des Strömungsweges bildet.
3. Hydraulische Steuerventileinrichtung nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (48,50) in der Kammer (40,42) in eine Endstellung verschiebbar ist, in der wenigstens eine der Blenden vollständig geschlossen ist.